CC BY
3Научная статья / Original article
УДК 621
https://doi.org/10.34130/2306-6229-2022-2-89
Анализ способов технического использования газотурбинных установок при переходе на комбинированную систему электроснабжения
Оразмаммедов Парахат Атаевич1, Сарыев Вепа Байрамгелдиевич2
1 Производственное объединение Марэнерго, Мары, Туркменистан, ataevich@gmail.com: 2 Государственный энергетический институт Туркменистана, Мары, Туркменистан,
Wepal3 04@gmail.com
Аннотация. В исследовании проанализирована сезонная работа газотурбинных электростанций, запускаемых в Туркменистане, изучено влияние погодных условий на энергетические параметры станции и выработку электроэнергии. С целью повышения энергоэффективности и энергосбережения территорий рассмотрено совместное использование в летнее время газотурбинной электростанции и фотоэлектрической солнечной станции.
Ключевые слова: солнечная энергия, выработка электроэнергии, газотурбинная электростанция, фотоэлектрическая солнечная станция, возобновляемые источники энергии
Для цитирования: Оразмаммедов П. А., Сарыев В. Б. Анализ способов технического использования газотурбинных установок при переходе на комбинированную систему электроснабжения// Вестник Сыктывкарского государственного университета. Серия 2: Биология. Геология. Химия. Экология. 2022. № 2(22). С. 89—93. https://doi.org/10.34130/2306-6229-2022-2-89
Analysis of the ways of technical use of gas turbine plants during the transition to a combined system electricity supply
Parahat A. Orazmammedov1, Wepa B. Saryyev2
1 Production association Marenergo, Mary, Turkmenistan, ataevich@gmail.com: 2 State Energy institute of Turkmenistan,_Mary, Turkmenistan, wepal304@gmail.com
Abstract. The study analyzed the seasonal operation o) gas turbine power plants launched in Turkmenistan, studied the influence of weather conditions on the energy parameters of the station and electricity generation. In order to improve energy efficiency and energy saving of territories, the joint use of a gas turbine power plant and a photovoltaic solar station in the summer is considered.
Keywords: solar energy, electricity generation, gas turbine power plant, photovoltaic solar station, renewable energy sources
For citation: Orazmammedov P. A., Saryyev W. B. Analysis of the ways of technical use of gas turbine plants during the transition to a combined system electricity supply. Vestnik Syktyvkarskogo universiteta. Seriya 2. Bi-ologiya, geologiya, himiya, ekologiya = Syktyvkar University Bulletin. Series 2. Biology, geology, chemistry, ecology. 2022. 2(22): 89—93. (In Russ.). https://doi.org/10.34130/2306-6229-2022-2-89
Введение. В целях использования в экономике Туркменистана возобновляемых источников энергии, внедрения инновационных технологий, современных видов энергосберегающего оборудования и материалов Указами Президента Туркменистана № 674 от 21.02.2018 г. и № 2007 (от 04.12.2020 г.) приняты «Государственная программа по энергосбережению на 2018-2024 годы» [1] и «Национальная стратегия по развитию возобновляемой энергетики в Туркменистане до 2030 года» [2]. Выполнение указанных
постановлений поможет улучшить энергообеспечение сельского населения и уменьшить выбросы вредных газов, прежде всего СОг, в окружающую среду.
Солнечная энергия, получаемая поверхностью Земли, оценивается в 40-109 кДж, или 1.4-109 т условного топлива в год [3]. Средняя величина поступающего солнечного излучения на горизонтальную площадь на территории Туркменистана составляет 6468 МДж/м2, или 1796,81 кВт-час/м2 [4]. На сегоднящний день возможности солнечной энергетики оцениваются в 1.4 млрд т условного топлива в год [1]. Туркменистан обладает огромным потенциалом возобновляемых источников энергии (ВИЗ). Энергетический потенциал ВИЗ Туркменистана оценивается в 110 млрд т условного топлива в год. Наиболее перспективными направлениями считаются солнечная и ветровая энергетика [1]. На территории Туркменистана интенсивность солнечных лучей, попадающих в течение года на солнечные панели, расположенные под оптимальным углом относительно горизонта, колеблется от 1819.882 кВт-час/м2 (г. Балканабат) до 1897.407 кВт-час/м2 (г. Мары) [5].
Цель работы - проанализировать и оценить энергоэффективность параллельного использования в летнее время газотурбинной электростанции и фотоэлектрической солнечной станции.
Методы исследования, теоретическая база. В настоящее время солнечная энергия широко используется для электроснабжения различных объектов, расположенных в крупных городах и небольших населенных пунктах. Широкое использование солнечной энергии связано, прежде всего, с требованиями снижения количества выбросов парниковых газов при производстве электроэнергии, а также увеличения использования местных энергетических ресурсов.
Таблица 1
Среднегодовая интенсивность солнечного излучения, падающего на солнечные панели, расположенные под оптимальным углом во всех областях Туркменистана
Географические координаты, в град. Среднегодовая интенсивность сол-
Область Туркменистана Город Северная Восточная долгота Оптималъ-ныйугол наклона Д нечного излучения, падающего на солнечные панели, рас-
широта в град. положенных под
оптимальным углом, кВт-час/м2
Ахал Ашгабат 37.9 58.3 36 1825.455
Мары Мары 37.6 61.8 36 1897.407
Лебап Туркменабат 39.1 63.6 36 1875.814
Дашогуз Дашогуз 41.8 59.8 31 1855.527
Балкан Балканабат 39.5 54.4 40 1819.882
В таблице 1 представлены следующие данные: географические координаты городов, расположенных в разных областях (велаяты) Туркменистана, значение интенсивности солнечного излучения, падающего на солнечные панели, расположенные под оптимальным углом наклона ¡3 относительно горизонта в этих городах. На рис. 1 для городов, расположенных в нескольких областях Туркменистана, показана среднегодовая интенсивность солнечного излучения, падающего на солнечные панели, наклоненные под разными углами ¡3 относительно горизонта [4].
Ер, kW • h/m2
2000 1 1950 -1900
1850
1800 1750 1700
1650 --,
29 31 33 35 36 38 40 44 ß 0
Рис. 1. Среднегодовая интенсивность солнечного излучения, падающего на солнечные панели, наклоненные под разными углами ß относительно горизонтальной плоскости для городов, расположенных в разных областях Туркменистана
Результаты и обсуждение. Проанализирована сезонная работа газотурбинных электростанций, имеющихся в Туркменистане, изучено влияние погодных условий на энергетические параметры станций и выработку ими электроэнергии. С целью повышения энергосбережения и энергоэффективности газотурбинной электростанции рассмотрено комбинированное использование газотурбинной электростанции и фотоэлектрической солнечной станции летом в дневное время. Изменение атмосферного давления оказывает негативное влияние на работу газотурбинных электростанций. Однако снижение давления воздуха на 10 % на входе в компрессор газотурбинных электростанций приводит к снижению её мощности на 10 %.
В Туркменистане температура воздуха колеблется в пределах от -15°С до +55°С. Изменение температуры воздуха приводит к изменению его плотности, к увеличению массы потребляемого воздуха при работе газотурбинной электростанции. Это, в свою очередь, ведет к изменению выходной мощности газотурбинной электростанции. Например, изменение температуры окружающего воздуха от +50°С до -20°С приводит к увеличению мощности газотурбинной электростанции на 70 % и повышению ее КПД на 20 %. Поэтому для расчетов характеристик газотурбинной электростанции по стандарту ISO (International Organization for Standardization - Международная организация по стандартизации) используют данные, полученные при +15°С [4].
В данной работе предлагается следующий вариант развития событий при уменьшении вырабатываемой мощности газотурбинной станцией из-за повышения температуры окружающей среды: обеспечивать потребителей электроэнергией, вырабатываемой фотоэлектрической электростанцией. Такая схема подачи электроэнергии наиболее эффективна в летнее время, когда температура воздуха максимальна. В летние месяцы высокий уровень солнечной радиации на территории Туркменистана может обеспечивать выработку достаточного количества электроэнергии фотоэлектрическими станциями в дневное время, компенсируя снижение мощности газотурбинной электростанции (рис. 2). В ночное время можно снова увеличить мощность газотурбинной
Магу с Ashgabad с Balkanabad с Dashüguz с ■ Turkmtmabad с
электростанции и обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителям. Ночное снижение температуры воздуха предотвращает падение мощности газотурбинной станции и, соответственно, потерю электроэнергии.
DC-DC Inverter
Converter
GridrV,
РСС
д \
Control Algorithm
Local l oads
Рис. 2. Солнечная фотоэлектрическая система с сетевым интерфейсом
Заключение. При переходе на предлагаемую комбинированную систему электроснабжения за счёт использования фотоэлектрической солнечной электростанции в сочетании с газотурбинными установками продлевается срок эксплуатации газотурбинных установок и обеспечивается экономия природного газа, также решается и ряд вопросов по охране окружающей среды.
Список источников
1. Государственная программа по энергосбережению на 2018-2024 года. Ашхабат, 2018. 24 с.
2. Национальная стратегия развития возобновляемой энергетики в Туркменистане до 2030 года. Ашхабад, 2020. 22 с.
3. Виссарионов В. И., Дерюгина Г. В., Кузнецова В. А., Малинин Н. К. Солнечная энергетика: уч. пос. для вузов / под ред. В. И. Виссарионова. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. 317 с.
4. Джумаев А. Я. Научно-технический и методологический анализ ресурсов и развития солнечной энергии в Туркменистане: уч. пос. для вузов. Ашхабад, 2016. 213 с.
5. Джумаев А. Я. Возможности использования солнечной энергии в регионах Туркменистана// Вестник Гомельского государственного технического университета имени П. О. Сухого (ГГТУ им. П. О. Сухого). 2020. № 3/4. С. 22-27.
References
1. Gosudarstvennaya programma po energosberezheniyu na 2018-2024 goda [State Program for Energy Saving for 2018-2024]. Ashkhabat, 2018. 24 p.
2. Nacional'naya strategiya razvitiya vozobnovlyaemoj energetiki v Turkmenistans do 2030 goda [National strategy for the development of renewable energy in Turkmenistan until 2030]. Ashkhabad, 2020.22 p.
3. Dzhumaev A. Nauchno-tekhnicheskij i metodologicheskij analiz resursov i razvitiya solnechnoj energii v Turkmenistans: uch. pos. dlya vuzov [Scientific, technical and methodological analysis of resources and development of solar energy in Turkmenistan. Textbook for students of higher educational institutions], Ashkhabad, 2016.213 p.
4. Vissarionov V. I., Deryugina G. V., Kuznecova V. A., Malinin N. K. Solnechnaya energetika: uch. pos. dlya vuzov / Pod red. V. I. Vissarionova [Solar energy: textbook for universities], Moscow: Izdatel'skij dom MEI, 2008. 317 p.
5. Dzhumaev A. Ya. Possibilities of using solar energy in the regions of Turkmenistan. Vestnik GSTU named after P. 0. Sukhoi [Sukhoi State Technical University of Gomel], 2020, no pp. 22-27.
Информация об авторе/Information about the author
Оразмаммедов Парахат Атаевич
Заместитель начальника отдела измерений релейной защиты и автоматики ПО «Марь-энерго».
Производственное объединение Марэнерго, Мары, Туркменистан, 745400, ул. Огузхана д. 47
Сарыев Вепа Байрамгелдиевич
Преподаватель кафедры общей физики, математики и информатики. Государственный энергетический институт Туркменистана
Мары, Туркменистан, 745400, ул. Байрамха-на 62
Parahat A. Orazmammedov
Deputy Head of the Relay Protection and Automation Measurement Department, Maryenergo Production Association.
Production association Marenergo, Mary, Turkmenistan, 745400, st. Oguzhana d. 47
Saryyev Wepa Bayramgeldiyevich
Lecturer at the Department of " General physics, mathematics and informatics" of the State Energy Institute of Turkmenistan
Turkmenistan, 745400, Mary c. st. Bayramhan d. 62
Статья поступила в редакцию / The article was submitted 25.01.2022
Одобрена после рецензирования / Approved after reviewing 08.04.2022
Принята к публикации / Accepted for publication 14.04.2022
